一种利用水泥窑两段式处置固体废弃物焚烧飞灰的方法与流程

本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是针对水泥窑协同处置固体废弃物焚烧飞灰的处理技术，具体为一种利用水泥窑及其产生的尾气两段式处理固体废弃物焚烧飞灰的方法。

背景技术：

随着社会经济的发展，城市化过程加剧，我国很多大中城市遭遇“垃圾围城”、“污泥处置”等多重困扰。固体废弃物处理一般有3种方式：填埋、焚烧和堆肥，目前我国固体废弃物处理还是采用以填埋为主，堆肥和焚烧为辅的措施，这将占用大量的土地资源。随着地价的上升，城市环境要求的不断提高，填埋变得不再经济和安全，越来越多的城市开始考虑焚烧处理。焚烧处理可以使固体废弃物体积减少80～90％，而且具有处理速度快、占地面积小、减量化和无害化效率高，并可回收能源等优点，在一些经济水平较高、垃圾热值高、土地资源有限的城市，将得到推广应用。

然而，固体废弃物焚烧不可避免产生飞灰。飞灰中含有大量的重金属和二噁英，被称为双料污染物。研究发现，飞灰中重金属含量约占1％～9％，各种重金属的浸出水平达到危险废物的鉴别标准，可能对环境产生严重毒害作用，因此，世界各国都将飞灰列为危险废物，在填埋前必须进行处理、处置。我国环保总局2001年颁布的《危险废物污染防治技术政策》中，把生活垃圾焚烧飞灰定为危险废物，规定：“生活垃圾焚烧产生的飞灰必须单独收集”；“生活垃圾焚烧飞灰在生产地必须进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输”；“生活垃圾焚烧飞灰须进行安全填埋处置”。因此，生活垃圾焚烧飞灰填埋或资源化利用前，对重金属的处理是必不可少的。

国内目前对飞灰处理技术主要有安全填埋和进入水泥窑协同处置两种方式。但由于飞灰中含有的氯较高，所以，水泥窑协同处置一般采用水洗除去飞灰中的氯元素后再进入水泥窑焚烧，此技术环境安全，但处置工艺繁琐，处置量小且成本费用较高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种快速、安全、低成本、大批量处置飞灰的技术。

一种利用水泥窑两段式处理固体废弃物焚烧飞灰的方法，所述方法采用的装置为水泥窑及水泥窑后端连接的一个飞灰处理装置，所述飞灰处理装置包括第一段回转钢筒和第二段回转钢筒，所述第一段回转钢筒的后端与第二段回转钢筒前端连接，第一段回转钢筒和第二段回转钢筒内部相互连通，且两段回转钢筒内均设置有螺旋桨叶；所述第一段回转钢筒的前端设置有尾气进口和排渣口，第一段回转钢筒的后端设置第一辅料进口；所述第二段回转钢筒的后端设置有飞灰进口、第二辅料进口和烟气出口；所述烟气出口处连接有引风机，所述方法包括以下步骤：

A、调整第一段回转钢筒和第二段回转钢筒转速均为30～45r/min，从第二段回转钢筒的飞灰进口和第二辅料进口中分别加入待处理的飞灰和第二辅料；所述第二辅料的成分包括铁尾矿和高岭石；所述铁尾矿占飞灰质量的5％～10％；所述高岭石占飞灰质量的1％～3％；

B、采用耐高温风管将水泥窑窑尾烟室或窑门罩中的尾气送入飞灰处理装置前端的尾气进口中，引入尾气的初始温度为1000～1200℃，引入尾气的初始风量为50000～100000m³/h，引入尾气的初始氧含量为2％～5％；

C、在第一段回转钢筒的第一辅料进口中加入第一辅料，所述第一辅料包括环氧树脂及萤石，环氧树脂占飞灰质量的1％～5％；萤石占飞灰质量的0.5％～1.5％；

D、飞灰在飞灰处理装置中处理后产生的烟气从引风机排出，飞灰与烟气的方向为逆向。

进一步的，所述烟气从引风机中排出后分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％～5％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后排放。

进一步的，当步骤C完成后，在第二段回转钢筒中，引入的尾气温度降为750～850℃，风量降为20000～60000m³/h，氧含量降为1％～3％。

进一步的，所述第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均设置内衬耐火材料。

进一步的，所述第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均为圆柱形钢筒，长径比3～5:1，圆柱形钢筒的中心轴线与水平方向的夹角为2～6°，从前端到后端为自下而上的倾斜。

进一步的，所述第一辅料采用螺旋输送机输送到第一辅料进口。

进一步的，所述第二辅料采用螺旋输送机输送到第二辅料进口。

本发明在第二段旋转钢筒中加入飞灰和第二辅料，第二辅料的主要成分为：铁尾矿和高岭石。加入第二辅料的主要作用是：(1)吸附第一段挥发产生的烟气中的重金属；(2)形成类似水泥熟料的矿物相；(3)根据飞灰中的物料的挥发特点，蒸发出飞灰中的氯化钾盐。飞灰和第二辅料的加入要在尾气引入之前进行，飞灰和第二辅料的添加量在加入之前就根据引入的尾气的相关参数计算好了，引入尾气的初始温度为1000～1200℃，随着反应的进行，飞灰与第二辅料与引入的尾气进入热交换，最终尾气在第二段回转钢筒中的温度下降为750～850℃时飞灰的处理达到理想的技术效果，要达到这个温度，在加入如飞灰和第二辅料之前就要将加入量计算好。引入尾气的初始风量为50000～100000m³/h，因为回转钢筒的转速的设定及辅料的加入，最终尾气在第二段回转钢筒中的风量下降为20000～60000m³/h时飞灰的处理达到理想的技术效果。

在飞灰处理装置的第一段回转钢筒中，再加入第一辅料，第一辅料主要为环氧树脂及萤石混合物，萤石的主要作用是降低飞灰的熔融温度，环氧树脂的主要作用是加速二噁英的分解；加入第一辅料后，飞灰的熔融温度降低至1000～1100℃，二噁英分解率达到99％以上。引入尾气的初始氧含量为2％～5％，在加入第一辅料后随着二噁英的脱除有所消耗，当尾气在第二段回转钢筒中的含氧量下降为1％～3％时飞灰的处理达到理想的技术效果。

本发明的有益效果：

1)该方法利用水泥窑热力系统，将水泥窑热源与固体废弃物焚烧飞灰处置相结合，不仅可以充分利用水泥窑的热能，而且可以快速、安全、低成本、大批量处置飞灰，大大降低飞灰处理的成本。

2)经过处理后的飞灰，其化学结构与水泥熟料类似，可作为水泥混合材使用，添加量可达到35％以上。

下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。

附图说明

图1为本发明灰飞处置装置结构示意图；

图2为的灰飞处置工作示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种利用水泥窑两段式处理固体废弃物焚烧飞灰的方法，所述方法采用的装置为水泥窑及水泥窑后端1连接的一个飞灰处理装置，所述飞灰处理装置包括第一段回转钢筒2和第二段回转钢筒3，所述第一段回转钢筒的后端与第二段回转钢筒前端连接，第一段回转钢筒和第二段回转钢筒内部相互连通，且两段回转钢筒内均设置有螺旋桨叶201和301；所述第一段回转钢筒的前端设置有尾气(余热)进口202和排渣口203，第一段回转钢筒的后端设置第一辅料进口204；所述第二段回转钢筒的后端设置有飞灰进口302、第二辅料进口303和烟气出口304；所述烟气出口处连接有引风机(图中未示出)，所述方法包括以下步骤：

A、调整第一段回转钢筒和第二段回转钢筒转速均为30～45r/min，从第二段回转钢筒的飞灰进口和第二辅料进口中分别加入待处理的飞灰和第二辅料；所述第二辅料的成分包括铁尾矿和高岭石；所述铁尾矿占飞灰质量的5％～10％；所述高岭石占飞灰质量的1％～3％；

B、采用耐高温风管将水泥窑窑尾烟室或窑门罩中的尾气送入飞灰处理装置前端的尾气进口中，引入尾气的初始温度为1000～1200℃，引入尾气的初始风量为50000～100000m³/h，引入尾气的初始氧含量为2％～5％；

C、在第一段回转钢筒的第一辅料进口中加入第一辅料，所述第一辅料包括环氧树脂及萤石，环氧树脂占飞灰质量的1％～5％；萤石占飞灰质量的0.5％～1.5％；此时在第二段回转钢筒中，引入的尾气温度降为750～850℃，风量降为20000～60000m³/h，氧含量降为1％～3％。

D、飞灰在飞灰处理装置中处理后产生的烟气从引风机排出，飞灰与烟气的方向为逆向。

烟气从引风机中排出后分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％～5％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后排放。

第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均设置内衬耐火材料。第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均为圆柱形钢筒，长径比3～5:1，圆柱形钢筒的中心轴线与水平方向的夹角为2～6°，自从前端到后端为自下而上的倾斜。

第一辅料采用螺旋输送机输送到第一辅料进口。第二辅料采用螺旋输送机输送到第二辅料进口。

所述固体废弃物包括城市生活垃圾、污泥、陈腐垃圾。

实施例1

如图1所示，一种利用水泥窑两段式处理固体废弃物焚烧飞灰的方法，所述方法采用的装置为水泥窑及水泥窑后端连接的一个飞灰处理装置，所述飞灰处理装置包括第一段回转钢筒和第二段回转钢筒，所述第一段回转钢筒的后端与第二段回转钢筒前端连接，第一段回转钢筒和第二段回转钢筒内部相互连通，且两段回转钢筒内均设置有螺旋桨叶；所述第一段回转钢筒的前端设置有尾气(余热)进口和排渣口，第一段回转钢筒的后端设置第一辅料进口；所述第二段回转钢筒的后端设置有飞灰进口、第二辅料进口和烟气出口；所述烟气出口处连接有引风机，所述方法包括以下步骤：

A、调整第一段回转钢筒和第二段回转钢筒转速均为30r/min，从第二段回转钢筒的飞灰进口和第二辅料进口中分别加入待处理的飞灰和第二辅料；所述第二辅料的成分包括铁尾矿和高岭石；所述铁尾矿占飞灰质量的10％；所述高岭石占飞灰质量的1％；

B、采用耐高温风管将水泥窑窑尾烟室或窑门罩中的尾气送入飞灰处理装置前端的尾气进口中，引入尾气的初始温度为1000℃，引入尾气的初始风量为80000m³/h，引入尾气的初始氧含量为3％；

C、在第一段回转钢筒的第一辅料进口中加入第一辅料，所述第一辅料包括环氧树脂及萤石，环氧树脂占飞灰质量的5％；萤石占飞灰质量的0.5％；此时在第二段回转钢筒中，引入的尾气温度降为800℃，风量降为50000m³/h，氧含量降为1.8％。

D、飞灰在飞灰处理装置中处理后产生的烟气从引风机排出，飞灰与烟气的方向为逆向。

烟气从引风机中排出后分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％～5％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后排放。

第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均设置内衬耐火材料。第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均为圆柱形钢筒，长径比5:1，圆柱形钢筒的中心轴线与水平方向的夹角为4.5°，自从前端到后端为自下而上的倾斜。

第一辅料采用螺旋输送机输送到第一辅料进口。第二辅料采用螺旋输送机输送到第二辅料进口。

加入第一辅料后，飞灰的熔融温度降低至1000℃，二恶英分解率达到99％以上；处置飞灰后产生的尾气从引风机排出，分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后达标排放。经过处理后的飞灰，其化学成分主要为：Ca₂(SiO₄)₂、Ca₈(SiO₄)₃、Ca₁₂Al₁₄O₃₃、Ca₈Mg(SiO₄)₄、Ca₃(SiO₄)O等，且微观结构与水泥熟料类似，可作为水泥混合材使用，添加量可达到35％以上。经过第二段蒸发的烟气中，氯化钾的含量占盐分总量的90％以上，可进一步提纯作为钾肥销售。

实施例2

如图1所示，一种利用水泥窑两段式处理固体废弃物焚烧飞灰的方法，所述方法采用的装置为水泥窑及水泥窑后端连接的一个飞灰处理装置，所述飞灰处理装置包括第一段回转钢筒和第二段回转钢筒，所述第一段回转钢筒的后端与第二段回转钢筒前端连接，第一段回转钢筒和第二段回转钢筒内部相互连通，且两段回转钢筒内均设置有螺旋桨叶；所述第一段回转钢筒的前端设置有尾气(余热)进口和排渣口，第一段回转钢筒的后端设置第一辅料进口；所述第二段回转钢筒的后端设置有飞灰进口、第二辅料进口和烟气出口；所述烟气出口处连接有引风机，所述方法包括以下步骤：

A、调整第一段回转钢筒和第二段回转钢筒转速均为35r/min，从第二段回转钢筒的飞灰进口和第二辅料进口中分别加入待处理的飞灰和第二辅料；所述第二辅料的成分包括铁尾矿和高岭石；所述铁尾矿占飞灰质量的5％；所述高岭石占飞灰质量的1％；

B、采用耐高温风管将水泥窑窑尾烟室或窑门罩中的尾气送入飞灰处理装置前端的尾气进口中，引入尾气的初始温度为1100℃，引入尾气的初始风量为100000m³/h，引入尾气的初始氧含量为4.8％；

C、在第一段回转钢筒的第一辅料进口中加入第一辅料，所述第一辅料包括环氧树脂及萤石，环氧树脂占飞灰质量的5％；萤石占飞灰质量的1.5％；此时在第二段回转钢筒中，引入的尾气温度降为850℃，风量降为60000m³/h，氧含量降为3％。

D、飞灰在飞灰处理装置中处理后产生的烟气从引风机排出，飞灰与烟气的方向为逆向。

烟气从引风机中排出后分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％～5％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后排放。

第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均设置内衬耐火材料。第一段回转钢筒和第二段回转钢筒均为圆柱形钢筒，长径比3.5:1，圆柱形钢筒的中心轴线与水平方向的夹角为3°，自从前端到后端为自下而上的倾斜。

第一辅料采用螺旋输送机输送到第一辅料进口。第二辅料采用螺旋输送机输送到第二辅料进口。

加入第一辅料后，飞灰的熔融温度降低至1100度，二恶英分解率达到99％以上；处置飞灰后产生的尾气从引风机排出，分别进入臭氧+紫外氧化设备、1％NaOH溶液吸收后并入水泥窑尾袋收尘装置，处理后达标排放。经过处理后的飞灰，其化学结构与水泥熟料类似，可作为水泥混合材使用，添加量可达到40％以上。经过第二段蒸发的烟气中，氯化钾的含量占盐分总量的92％以上，可进一步提纯作为钾肥销售。